近几十年来,脉冲功率技术和高能电子束产生技术取得了长足的发展,高功率微波技术的研究与探索也随着取得了巨大的成就,各国的学者研究出来了各式各样的高功率微波源被。在这些微波源中,磁绝缘线振荡器（MILO）可以产生GW级别的高功率微波,并且不需要外加导引磁场,具有微波辐射功率高、运行稳定、无外部磁场、结构紧凑的优点,是目前最具发展潜力和应用前景的HPM器件之一。但是,因为MILO工作时有一部分强流电子束被用于产生绝缘磁场约束另一部分电子,导致MILO的功率转换效率不高。为解决这一问题,双波段复合型MILO将产生绝缘磁场的电子束用于产生另一个MILO,大大提高了磁绝缘电子束的利用效率,也随着提高了MILO的整体效率和输出微波功率。双波段复合型MILO产生的微波模式是双路同轴TEM模式,如果直接将其辐射,微波的远场方向图在轴向上为零,旁瓣电平高,能量分散,不能将能量有效地作用于目标上,因此,需要先用高功率模式转换器对双路微波进行模式转换,而后进行辐射。本文针对双波段复合型MILO的微波辐射问题,研究设计了两种双波段模式转换器和两种双波段喇叭天线,组成了三种双波段微波辐射系统,对其进行了仿真研究,解决了复合型MILO的辐射问题。本文的研究内容主要包括以下两个方面:1、双路同轴模式转换器与双波段功率合成器的研究设计与仿真研究设计了双路同轴插板式模式转换器和双波段功率合成器,与一个锥形喇叭天线共同组成了双波段复合型MILO的辐射系统。首先研究设计了一种双路同轴插板式模式转换器,其中心频率分别为1.775GHz和3.175GHz,实现了双路同轴TEM模式到双路TE₁₁模式的转换,中心频率处转换效率分别为98.3%和99.2%。双波段功率合成器将双路TE₁₁模式微波合成为一路微波,在中心频率处传输效率分别为99.6%和99.0%,同时抑制了高阶模。最后与喇叭天线组成双波段辐射系统,在中心频率处分别实现了17.8dB和18.9dB的远场增益,远场方向图副瓣电平低。2、双波段模式转换天线的设计为将双波段辐射系统进一步紧凑化,将双波段功率合成器与喇叭天线进行一体化设计,分别研究设计了双波段插板式模式转换天线和双波段十字形模式转换天线。将双路同轴插板式模式转换器与一个由两个圆锥喇叭嵌套组成的双波段圆锥喇叭组成在一起,可以得到一双波段插板式模式转换天线,中心频率分别为1.717GHz和4.167GHz,实现了19.7dB和20.8dB的远场增益,整体反射率分别为1.90%和1.36%,功率容量分别为5.6GW和1.9GW。整个系统尺寸为Φ554mm′828mm。因为工作原理的固有限制,双路同轴插板式模式转换器在轴向上无法进一步减少尺寸。而十字形模式转换器可充分利用径向的空间来缩短轴向的尺寸,为此设计了双波段十字形模式转换天线。在中心频率处,远场增益分别为17.9dB和19.4dB,整体反射分别为1.25%和1.18%,。功率容量分别为5.1GW和2.0GW。整个系统尺寸为Φ554mm′564mm。